Question

12．初二10班的同學(xué)想利用已經(jīng)學(xué)習(xí)過的歐姆定律知識測量小燈泡的電阻．他們選用的實(shí)驗(yàn)儀器如下：小燈泡標(biāo)有“4V 0.3A”、電源電壓6V、滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“1.5A 50Ω”、電壓表量程“0-3V-15V”、電流表量程“0-0.6A-3A”、導(dǎo)線若干．
（1）請你在虛線框內(nèi)（圖2）幫助他們設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖，并將如圖1實(shí)物圖連接好．
（2）你認(rèn)為同學(xué)們在連接電路前應(yīng)該注意的事項(xiàng)連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開，閉合開關(guān)前滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處．
（3）同學(xué)們首先測量小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻．閉合開關(guān)后，電壓表的示數(shù)低于1V，根據(jù)你連接的電路圖，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片向左端調(diào)節(jié)．（填“左”或“右”）．
（4）如表是一位同學(xué)填寫的實(shí)驗(yàn)記錄，表中漏填了一些內(nèi)容，請你幫助他把表格補(bǔ)全．

	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A	電阻/Ω	燈的亮度
1	4	0.28	14.3	亮
2	2	0.18	11.1	較亮
3	1	0.12	8.3	暗

比較計(jì)算出的幾個(gè)答案，電阻的大小不相同（填“相同”或“不相同”），請你對出現(xiàn)的這種現(xiàn)象做出解釋：燈絲的電阻與溫度有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）伏安法測電阻就是利用與燈泡串聯(lián)的電流表測電路、并聯(lián)的電壓表測兩端的電壓，保護(hù)電路和改變燈泡兩端的電壓的滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，然后與電源、開關(guān)組成電路，據(jù)此設(shè)計(jì)電路圖；根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程，根據(jù)燈泡的額定電流確定電流表的量程，滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，據(jù)此連接實(shí)物電路圖；
（2）為防止電路中電流過大燒壞電路元件，連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開，閉合開關(guān)前滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處；
（3）額定電壓下燈泡正常發(fā)光，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)判斷滑片移動(dòng)的方向；
（4）根據(jù)歐姆定律求出燈泡的電阻，分析燈泡的亮暗與電壓的關(guān)系得出2V時(shí)燈泡的亮暗變化，然后分析燈泡電阻的變化，要注意燈絲的電阻與溫度有關(guān)．

解答 解：（1）伏安法測電阻，電流表與燈泡串聯(lián)，電壓表與燈泡并聯(lián)，然后與滑動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)組成電路，如下圖所示：

燈泡的額定電壓為4V，則電壓表的量程為0～15V；燈泡的額定電流為0.3A，則電流表的量程為0～0.6A，
滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，如下圖所示：

（2）為保護(hù)電路，連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開，閉合開關(guān)前滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處；
（3）燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為4V，由串聯(lián)電路中電阻越大分得的電壓越大可知，
要使燈泡兩端的電壓從1V增加到4V，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)向向左移動(dòng)減小接入電路中的電阻，減小變阻器分得的電壓；
（4）由I=$\frac{U}{R}$可得，燈絲的電阻：
R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{2V}{0.18A}$≈11.1Ω，R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{1V}{0.12A}$≈8.3Ω，
燈泡兩端的電壓由4V變?yōu)?V時(shí)，燈的亮度從亮變暗，則燈泡兩端的電壓為2V時(shí)，燈泡的亮度較亮；
由表中數(shù)據(jù)可知，燈絲的電阻不相同，
原因是燈泡兩端的電壓和通過的電流不同時(shí)，實(shí)際功率不同，燈絲的溫度不同，從而燈絲的電阻不同．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開，閉合開關(guān)前滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處；
（3）左；
（4）11.1，較亮，8.3，不相同，燈絲的電阻與溫度有關(guān)．

點(diǎn)評 本題考查了伏安法測電阻電路圖的設(shè)計(jì)和實(shí)物圖的連接以及實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)、電路的動(dòng)態(tài)分析、歐姆定律的應(yīng)用、燈絲電阻與溫度的關(guān)系，明白伏安法測電阻的原理是解題的關(guān)鍵．